CN112068242A - 中红外波段超宽带低损耗传输光纤 - Google Patents

中红外波段超宽带低损耗传输光纤 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中红外波段超宽带低损耗传输光纤，从内至外依次包括纤芯部分、内包层部分、外包层部分和保护层部分四部分，其中外包层部分包括横断面呈圆环形的光纤外包层，在光纤外包层中设置有若干个外包层内环。本发明利用光纤外包层在中红外玻璃材料中引入大空气孔增加反谐振界面，既大大降低传输损耗，又由于外包层玻璃材料的固定作用，使得光纤机械强度提高，且使光纤制作难度降低；本发明的传输光纤可实现中红外2‑15μm乃至更宽波段的低损耗传输。

Description

中红外波段超宽带低损耗传输光纤
技术领域
本发明属于光纤及器件领域，特别涉及一种中红外波段超宽带低损耗传输光纤。
背景技术
光纤技术日臻成熟，在通信、传感、医学和军事等领域具有广泛的应用，成为现代信息社会的基石。传统光纤主要采用石英材料为基质，工作波长难以突破3.0μm，其应用局限在可见光和近红外波段。在覆盖众多气体分子特征谱线的“分子指纹区”(2.0-12.0μm)、军事航空领域至关重要的第二(3.0-5.0μm)和第三(8.0-14.0μm)大气窗口等波段无能无力，严重制约了光纤技术的发展。
为了将光纤的应用拓展到2-15μm波段，近十年来中红外光纤取得飞速发展。中红外光纤材料主要包括氟化物、碲酸盐和硫系(主要为硫化物和硒化物)玻璃等。与传统光纤所采用的石英材料相比，该类材料在中红外波段具有超宽传输窗口，尤其是碲酸盐和硫系玻璃，不仅具有高折射率和高非线性折射率，而且传输窗口可达18μm，是非常重要的激光和非线性光学材料。基于该类材料研制的中红外光纤及光子功能器件在红外信号传输、军事对抗、大气污染监控、人体健康检查和激光医学手术等方面有着广阔的应用前景。目前，市场上3μm以上波段的中红外光纤器件仍然不够成熟，其主要原因在于能传输中红外2-15μm的光纤低损耗传输问题还没有得到解决。
目前，中红外光纤及器件研究受到光纤损耗大、光纤结构过于集中等因素的影响，发展陷入瓶颈。现有中红外光纤结构主要有几类：阶跃折射率型、微结构型、周期性结构光子晶体光纤、空芯光纤等。
第一类为阶跃折射率型光纤，其结构简单、易于拉制，但是光纤特性可控性较差。由于光纤纤芯材料的吸收，光纤损耗较大，且传输波段受限。阶跃折射率型光纤中，目前商用的能传输到波段最长的硒化物光纤也达不到10μm波长。另外由于中红外阶跃折射率光纤纤芯材料为软玻璃，其能够承受的损伤阈值较低，目前较好的氟化物光纤其可承受的平均阈值功率只有100W量级。另外阶跃折射率光纤的纤芯和包层折射率差较小，对光场模式的限制能力较差，越到长波段，对光场限制能力越差，更多的光信号进入包层传输。基于阶跃折射率结构，难以实现10-15μm波段高功率光能传输。另外，由于波导结构可调节参数少，对色散参数的调控能力较差。
第二类为微结构型光纤，主要结构为纤芯加空气包层，其纤芯为中红外玻璃材料，包层为空气孔。由于纤芯包层折射率差较大，可有效地将光场限制在纤芯范围内。由于其微结构设计，该类光纤对色散和非线性调控能力大提高。但由于纤芯为中红外玻璃材料，仍然存在损耗吸收问题，并且在部分波段由于材料吸收造成不透光。长时间放置后，由于纤芯吸收空气中杂质导致损耗增大，甚至部分波段不能传输。为了防止纤芯材料吸收空气中杂质，将空气孔填充入低折射率材料，制成全固态结构，但是纤芯吸收损耗仍然存在，其由于纤芯和包层材料差异造成包层纤芯界面不连续，从而导致损伤上升。基于微结构型光纤，目前仍然难以传输整个2-15μm波段光信号，也不能传输高能量光场。
第三类为周期性结构的光子晶体光纤，主要结构为纤芯加周期性排列的空气包层，其纤芯为中红外玻璃材料，包层为空气孔。由于其具有多层空气孔，所有更有效地将光场限制在纤芯，且具有更好的色散和非线性调控范围。但由于纤芯为中红外玻璃材料，在前述第一类和第二类光纤中存在的材料吸收和损伤阈值问题，仍然存在于第三类光纤中。故此，不适合传输中红外整个2-15μm波段光信号，也不能传输高能量光场。
第四类为空芯光纤，包括光子带隙光纤和负曲率光纤。光子带隙光纤其包层为中红外玻璃材料，纤芯为空。负曲率光纤包层为中红外玻璃环，环中心为空，纤芯也为空。由于该类光纤中心无玻璃材料，因此可避免纤芯材料吸收，也能避免高能光场对纤芯造成的损伤和非线性效应。但是该类光纤拉制困难，机械强度不高，并且目前还无法实现2-15μm波段的低损耗传输。
上述光纤中第一类拉制最为简单，第二类光纤较第一类拉制难度提升。第三类和第四类光纤拉制最难，因为要保持包层的周期性，对光纤各部分的尺寸要求严格。负曲率光纤由于其包层为玻璃环，为了降低损耗，需要对环壁厚度严格控制，拉直过程中的偏差容易造成损耗急剧上升。所以，为了实现能传输中红外2-15μm波段的光信号和能量，需要解决光纤损耗、光纤拉制工艺、光纤机械强度、色散和非线性调控范围等问题。
上述问题严重制约了光纤技术在中红外波段的应用，影响了医药学、传感监测、分子学和军事等领域的发展。要突破中红外技术的发展瓶颈，需要从光纤材料和光纤结构两方面着手，以解决中红外光纤目前存在的问题。
发明内容
本发明为解决现有技术中的中红外波段光纤的不足，提出了一种中红外波段超宽带低损耗传输光纤，旨在通过增加由中红外玻璃组成的带有内孔的外包层结构，增加光纤反谐振面，使光纤纤芯传输损耗大为降低，同时利用外包层的引入，使得光纤内层环得到更好的支撑，从而使光纤机械强度增加，光纤制作难度也大为降低，并且使得光纤在色散和非线性等参数调控方面具有更多自由度。
本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特点在于：从内至外依次包括纤芯部分、内包层部分、外包层部分和保护层部分四部分；综合外包层部分、内包层部分、纤芯部分和保护层部分四部分，该光纤对中红外波段2-15μm乃至更宽波段具有极低的传输损耗。
所述外包层部分包括横断面呈圆环形的光纤外包层，在所述光纤外包层的内圆(所述内圆为相应部分圆环形横断面处的内圆，下同)与外圆(所述外圆为相应部分圆环形横断面处的外圆)之间设置有若干个横断面呈圆环形的外包层内环。所述内包层部分包括若干个横断面呈圆环形的光纤内层环，各光纤内层环均匀设置于所述光纤外包层的内圆中，且其外圆与所述光纤外包层的内圆相内切。所述纤芯部分是由各个光纤内层环环绕而成的横断面呈圆形的中心区域。所述保护层部分是设置于所述光纤外包层外围的保护层。
进一步地，所述光纤内层环两两对称、成对设置，且不少于3对，各个光纤内层环尺寸相等；所述外包层内环两两对称、成对设置，且不少于1对，各个外包层内环尺寸相等；且每对外包层内环圆心的连线与一对光纤内层环圆心的连线重合。
进一步地，所述光纤外包层的内圆与外圆之间可以设置一层外包层内环，也可设置多层(≥2层)外包层内环。当为一层外包层内环时，该层中的每一个外包层内环的外圆与所述光纤外包层的内圆与外圆同时相切。当为多层外包层内环时，各层之间的外包层内环对数相等、一一对应，且相对应的外包层内环的外圆相切；最外层中每一个外包层内环的外圆皆与所述光纤外包层的外圆相切；最内层中每一个外包层内环的外圆皆与所述光纤外包层的内圆相切。
进一步地，在各光纤内层环的内圆中还可设置有嵌套环，所述嵌套环的外圆与相应光纤内层环的内圆相切，切点位于相应光纤内层环圆心与光纤外包层圆心连线所在的直线上，且位于两点所在线段之外。且，嵌套环的厚度与光纤内层环的厚度相等(即环的外圆半径与内圆半径之差，或者说环的壁厚)
进一步地，所述光纤外包层、所述外包层内环及所述光纤内层环皆为相同中红外玻璃材料，根据具体应用，可采用硫系玻璃、碲酸盐玻璃、氟化物玻璃和石英玻璃等。
进一步地，所述外包层内环的内部、所述光纤内层环的内部及所述纤芯部分为由空气填充的空心结构(此时纤芯部分为光纤空芯)，或为由玻璃材料填充的全固态结构，且所用玻璃材料的折射率低于所述光纤外包层、所述外包层内环及所述光纤内层环所用的玻璃材料。
进一步地，所述外包层内环及所述光纤内层环的厚度(即环的外圆半径与内圆半径之差，或者说环的壁厚)相等。
进一步地，所述光纤内层环的内圆直径根据所需传输波段进行设定，所述外包层内环的直径根据所需传输波段以及所述光纤内层环的内圆直径进行设定。
在本发明的上述技术方案中：
在所述外包层部分，大部分为玻璃材料，由于玻璃材料的机械支撑，降低了光纤的制作难度。
在光纤外包层中引入外包层内环，利用内环边界的反谐振作用，使纤芯光场损耗在原有基础上降低1-2个数量级。外包层内环的实质为设置于光纤外包层环壁中的内孔结构，孔的直径即为外包层内环的内圆直径，外包层内环的外圆是与光纤外包层一体化的一部分，之所以定义为内环，是因为利用外包层内环产生反谐振作用的有效区域为该区域，且该区域的厚度(也即外包层内环的厚度，或者说外包层内环的内圆距离光纤外包层边缘的尺寸)对降低传输光纤的损耗有很大影响。外包层内环的引入，通过反谐振反射机理和抑制模式耦合机理更好地把光限制在纤芯部分。除可引入一层所述外包层内环外，还可引入多层外包层内环(即≥2层)，进一步降低纤芯光场损耗；除可引入单方向(即一对)所述外包层内环外，还可引入多方向(即≥2对)外包层内环，以进一步降低纤芯光场损耗。
当光在材料中发生谐振时，光会发生泄露，此时谐振厚度t1满足
Figure BDA0002740541420000041
(其中m表示正整数，n1表示外包层内环的环壁玻璃材料的折射率，n0表示空气的折射率，λ表示波长)。为避免光在材料中发生谐振，外包层内环的厚度应避免等于上述公式的计算值t1。通过调整外包层内环的厚度与外包层内环的内圆直径，使外包层内环中的模式与纤芯中的模式具有一定程度的空间不重叠以及两个模式的有效折射率不匹配，从而抑制外包层内环部分与光纤内层环部分的模式耦合。
在所述内包层部分：几对光纤内层环均为圆环，环壁为具有一定厚度的玻璃材料，环内为空气或折射率低于光纤内层环所用玻璃材料的其它玻璃材料。光通过环壁的玻璃材料与环内、纤芯部分以及外包层内环部分的多层反谐振作用，更好地把光限制在纤芯中。光纤内层环的厚度同样也要避免光在材料之间的谐振作用，即光纤内层环的厚度也要避免等于t1。通过调整光纤内层环的厚度、光纤内层环内圆的直径以及相邻光纤内层环的间距(相邻光纤内层环外圆的最小距离)，使环内的模式与纤芯部分中的模式具有一定程度的空间不重叠和两个模式的有效折射率不匹配，从而抑制环内与纤芯部分的模式耦合。
光纤内层环部分还可通过嵌套的形式来降低光场的限制损耗。这种嵌套结构能够避免不必要的节点，并且包含了与光纤内层环相同厚度的嵌套环。通过多层结构的反谐振，把光抑制在纤芯。光纤内层环与嵌套环形成的区域与纤芯结构差异较大，该区域的传输模式与纤芯模式的有效折射率差较大，不会发生模式耦合。另外，光纤内层环与嵌套环之间形成月牙形区域，通过调整嵌套环的内径，从而调整月牙形区域的尺寸，可以在一定程度上提高了两个区域模式的空间不重叠度。
所述纤芯部分优选采用光纤空芯，其对纤芯位置的光场不具有吸收作用，高能量光场可在其中传输不造成光纤损伤，并避免光场与材料相互作用造成的非线性效应。
光纤内层环的内圆直径dcladding、光纤内层环的厚度t、相邻光纤内层环的间距g以及光纤内层环的个数p决定了纤芯部分的直径Dcore，即：
Figure BDA0002740541420000051
通过调整各个参数，使光限制在纤芯区域。
在所述保护层部分：光纤的材料为硫系玻璃、碲酸盐玻璃、氟化物玻璃或石英玻璃等，这使得光纤在使用过程中容易受到损坏，特别是空芯光纤，有部分材料为空气，机械强度低，相比全固态光纤更加容易损坏。因此，在光纤外部添加保护层部分，可有效防止光纤在使用的过程中因挤压、弯曲而损坏。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、采用基于中红外玻璃组成的带有单层或多层内环的光纤外包层，在中红外玻璃和内环交界处增加了反谐振界面，使光纤损耗降低；由于光纤外包层基于中红外玻璃，相比较于普通的空气包层，其机械强度增高，且光纤制作难度大大降低；由于外包层内环的引入，使得光纤色散和非线性等参数可调控性增加。
2、内包层采用光纤内层环反谐振结构，光纤纤芯为空芯，使得光信号避免材料吸收的影响，因此在材料吸收带仍然可以传输光场，使得中红外超宽连续带宽范围内均可传输；光纤内层环增加嵌套环，可进一步提升反谐振效果，进一步降低纤芯损耗。
3、本发明的中红外波段超宽带低损耗传输光纤，可实现包括中红外波段2-15μm波长范围的低损耗传输，并可提高光纤传能的损伤阈值，可向更宽波段进一步拓展，弥补了中红外光纤在低损耗传输和光能传输方面的空白。
附图说明
图1为实施例1中所给出的一种中红外波段超宽带低损耗传输光纤的结构示意图；
图2为实施例1所示光纤对应的5μm正交光场基模(其中图(a)和图(b)对应两个正交的方向)和传输损耗谱(其中图(c)对应5-10μm波段、图(d)对应10-15μm波段)；
图3为实施例2中所给出的一种中红外波段超宽带低损耗传输光纤的结构示意图；
图4为实施例2所示光纤对应的5μm正交光场基模(其中图(a)和图(b)对应两个正交的方向)和传输损耗谱(其中图(c)对应5-10μm波段、图(d)对应10-15μm波段)；
图5为实施例3中所给出的一种中红外波段超宽带低损耗传输光纤的结构示意图；
图6为实施例3所示光纤对应的5μm正交光场基模(其中图(a)和图(b)对应两个正交的方向)和传输损耗谱(其中图(c)对应5-10μm波段、图(d)对应10-15μm波段)；
图7为实施例4中所给出的一种中红外波段超宽带低损耗传输光纤的结构示意图；
图8为实施例4所示光纤对应的5μm正交光场基模(其中图(a)和图(b)对应两个正交的方向)和传输损耗谱(其中图(c)对应5-10μm波段、图(d)对应10-15μm波段)；
图中标号：1为光纤外包层；2为外包层内环；3为光纤内层环；4为纤芯部分；5为保护层；6为嵌套环。
具体实施方式
以下结合附图下对本发明的实施例作详细说明，下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例中红外波段超宽带低损耗传输光纤，从内至外依次包括纤芯部分、内包层部分、外包层部分和保护层部分四部分；外包层部分包括横断面呈圆环形的光纤外包层1，在光纤外包层1的内圆与外圆之间设置有若干个横断面呈圆环形的外包层内环2；内包层部分包括若干个横断面呈圆环形的光纤内层环3，各光纤内层环均匀设置于光纤外包层1的内圆中，且其外圆与光纤外包层1的内圆相内切；纤芯部分4是由各个光纤内层环3环绕而成的横断面呈圆形的中心区域；保护层部分是设置于光纤外包层1外围的保护层5。
具体的，本实施例中：光纤内层环3两两对称、成对设置，共3对，各个光纤内层环尺寸相等。
具体的，本实施例中，光纤外包层1的内圆与外圆之间只设置有一层外包层内环2，该层中共对称设置有两个尺寸相等的外包层内环2，两外包层内环的外圆与光纤外包层1的内圆与外圆同时相切，且两外包层内环圆心的连线与其中一对光纤内层环圆心的连线重合。
具体的，本实施例中，光纤外包层1、外包层内环2及光纤内层环3皆为硒化砷玻璃材料，是通过拉制整体成型获得。
具体的，本实施例中，外包层内环2的内部、光纤内层环3的内部及纤芯部分为由空气填充的空心结构。
具体的，本实施例中，光纤保护层材料也为硒化砷材料。
具体的：由于外包层内环部分的壁厚和光纤内层环部分的壁厚t无法同时满足光在5-15μm传输。本实施例分为5-10μm、10-15μm两部分进行阐述。
光在外包层内环部分与光纤内层环部分传输时，通过反谐振将光限制在光纤内层环部分，并再次通过与光纤空芯的反谐振将光限制在纤芯。此时为了满足光能在5-10μm、10-15μm波段传输的同时，且满足限制损耗最低，设置光纤参数如下：
光在5-10μm波段传输时：光纤内层环的内圆直径dcladding为60μm，光纤内层环与外包层内环的厚度t皆为0.8μm，相邻光纤内层环的间距g为19.2μm，光纤内层环的个数p为6个，外包层内环的内圆直径为60μm。此时纤芯部分的直径Dcore为100μm。
光在10-15μm波段传输时：光纤内层环的内圆直径dcladding为60μm，光纤内层环与外包层内环的厚度t皆为1.6μm，相邻光纤内层环的间距g为18.4μm，光纤内层环的个数p为6个，外包层内环的内圆直径为60μm。此时纤芯部分的直径Dcore为100μm。
如图2所示，在上述参数条件下，5μm附近限制损耗约为0.1dB/m，10μm附近小于1dB/m。
随着纤芯直径的增大，光的限制损耗还会进一步的降低。为了抑制外包层内环部分、光纤内层环部分和光纤空芯部分的模式耦合，本实施例可继续优化各部分的参数，再次降低光的限制损耗。
同时，通过调整光纤参数，还可进一步拓展光纤低损耗传输的波长范围。
实施例2
如图3所示，本实施例中红外波段超宽带低损耗传输光纤的结构、材料与实施例1相同，区别在于本实施例在光纤外包层1的内圆与外圆之间设置了两层外包层内环2。两层之间的外包层内环对数相等(皆为1对)、一一对应，且相对应的外包层内环的外圆相切。外层中每一个外包层内环的外圆皆与光纤外包层1的外圆相切；内层中每一个外包层内环的外圆皆与光纤外包层1的内圆相切。
为了满足光能在5-10μm、10-15μm波段传输的同时，且满足限制损耗最低，设置光纤参数如下：
光在5-10μm波段传输时：光纤内层环的内圆直径dcladding为60μm，光纤内层环与外包层内环的厚度t皆为0.8μm，相邻光纤内层环的间距g为19.2μm，光纤内层环的个数p为6个，外包层内环的内圆直径为60μm。此时纤芯部分的直径Dcore为100μm。
光在10-15μm波段传输时：光纤内层环的内圆直径dcladding为60μm，光纤内层环与外包层内环的厚度t皆为1.6μm，相邻光纤内层环的间距g为18.4μm，光纤内层环的个数p为6个，外包层内环的内圆直径为60μm。此时纤芯部分的直径Dcore为100μm。
如图4所示，在上述参数条件下，5μm附近限制损耗约为0.1dB/m，10μm附近小于1dB/m。
实施例3
如图5所示，本实施例中红外波段超宽带低损耗传输光纤的结构、材料与实施例1相同，区别在于本实施例在光纤外包层1的内圆与外圆之间只设置有一层外包层内环2，该层中共对称设置有3对尺寸相等的外包层内环2。每对包层内环圆心的连线与其中一对光纤内层环圆心的连线重合。
为了满足光能在5-10μm、10-15μm波段传输的同时，且满足限制损耗最低，设置光纤参数如下：
光在5-10μm波段传输时：光纤内层环的内圆直径dcladding为60μm，光纤内层环与外包层内环的厚度t皆为0.8μm，相邻光纤内层环的间距g为19.2μm，光纤内层环的个数p为6个，外包层内环的内圆直径为60μm。此时纤芯部分的直径Dcore为100μm。
光在10-15μm波段传输时：光纤内层环的内圆直径dcladding为60μm，光纤内层环与外包层内环的厚度t皆为1.6μm，相邻光纤内层环的间距g为18.4μm，光纤内层环的个数p为6个，外包层内环的内圆直径为60μm。此时纤芯部分的直径Dcore为100μm。
如图6所示，在上述参数条件下，5μm附近限制损耗约为0.2dB/m，10μm附近小于2dB/m。
实施例4
如图7所示，本实施例中红外波段超宽带低损耗传输光纤的结构、材料与实施例1相同，区别在于本实施例在各光纤内层环3的内圆中还设置有嵌套环6，嵌套环6的外圆与相应光纤内层环3的内圆相切，切点位于相应光纤内层环3圆心与光纤外包层1圆心连线所在的直线上，且位于两点所在线段之外；嵌套环6的厚度与光纤内层环3的厚度相等。
为了满足光能在5-10μm、10-15μm波段传输的同时，且满足限制损耗最低，设置光纤参数如下：
光在5-10μm波段传输时：光纤内层环的内圆直径dcladding为60μm，嵌套环的内圆直径为38.4μm，光纤内层环、嵌套环与外包层内环的厚度t皆为0.8μm，相邻光纤内层环的间距g为19.2μm，光纤内层环的个数p为6个，外包层内环的内圆直径为60μm。此时纤芯部分的直径Dcore为100μm。
光在10-15μm波段传输时：光纤内层环的内圆直径dcladding为60μm，嵌套环的内圆直径为36.8μm，光纤内层环、嵌套环与外包层内环的厚度t皆为1.6μm，相邻光纤内层环的间距g为18.4μm，光纤内层环的个数p为6个，外包层内环的内圆直径为60μm。此时纤芯部分的直径Dcore为100μm。
如图8所示，在上述参数条件下，5μm附近限制损耗约为0.002dB/m，10μm附近小于0.1dB/m。
以上仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特征在于：从内至外依次包括纤芯部分、内包层部分、外包层部分和保护层部分四部分；
所述外包层部分包括横断面呈圆环形的光纤外包层(1)，在所述光纤外包层(1)的内圆与外圆之间设置有若干个横断面呈圆环形的外包层内环(2)；
所述内包层部分包括若干个横断面呈圆环形的光纤内层环(3)，各光纤内层环均匀设置于所述光纤外包层(1)的内圆中，且其外圆与所述光纤外包层(1)的内圆相内切；
所述纤芯部分(4)是由各个光纤内层环(3)环绕而成的横断面呈圆形的中心区域；
所述保护层部分是设置于所述光纤外包层(1)外围的保护层(5)。
2.根据权利要求1所述的中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特征在于：所述光纤内层环(3)两两对称、成对设置，且不少于3对，各个光纤内层环尺寸相等；所述外包层内环(2)两两对称、成对设置，且不少于1对，各个外包层内环尺寸相等；且每对外包层内环圆心的连线与一对光纤内层环圆心的连线重合。
3.根据权利要求1或2所述的中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特征在于：所述光纤外包层(1)的内圆与外圆之间设置有一层或多层外包层内环(2)；
当为一层外包层内环时，该层中的每一个外包层内环的外圆与所述光纤外包层(1)的内圆与外圆同时相切；
当为多层外包层内环时，各层之间的外包层内环对数相等、一一对应，且相对应的外包层内环的外圆相切；最外层中每一个外包层内环的外圆皆与所述光纤外包层(1)的外圆相切；最内层中每一个外包层内环的外圆皆与所述光纤外包层(1)的内圆相切。
4.根据权利要求1或2所述的中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特征在于：在各光纤内层环(3)的内圆中还可设置有嵌套环(6)，所述嵌套环(6)的外圆与相应光纤内层环(3)的内圆相切，切点位于相应光纤内层环(3)圆心与光纤外包层(1)圆心连线所在的直线上，且位于两点所在线段之外；所述嵌套环(6)的厚度与所述光纤内层环(3)的厚度相等。
5.根据权利要求1或2所述的中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特征在于：所述光纤外包层(1)、所述外包层内环(2)及所述光纤内层环(3)皆为相同中红外玻璃材料。
6.根据权利要求5所述的中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特征在于：所述外包层内环(2)的内部、所述光纤内层环(3)的内部及所述纤芯部分为由空气填充的空心结构，或为由玻璃材料填充的全固态结构，且所用玻璃材料的折射率低于所述光纤外包层(1)、所述外包层内环(2)及所述光纤内层环(3)所用的玻璃材料。
7.根据权利要求1或2所述的中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特征在于：所述所述外包层内环(2)及所述光纤内层环(3)的厚度相等。
8.根据权利要求1或2所述的中红外波段超宽带低损耗传输光纤，其特征在于：所述光纤内层环(3)的内圆直径根据所需传输波段进行设定，所述外包层内环(2)的内圆直径根据所需传输波段以及所述光纤内层环(3)的内圆直径进行设定。
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